Кабель силовой с изоляцией из сшитого полиэтилена ПвПуг 35 кВ 150 мм²: конструкция, применение и технические характеристики

Кабель марки ПвПуг 35 кВ с номинальным сечением токопроводящей жилы 150 мм² представляет собой силовой кабель для стационарной прокладки на номинальное переменное напряжение 35 кВ частотой 50 Гц. Он предназначен для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках. Расшифровка маркировки: П – изоляция жил из сшитого полиэтилена (полиэтилен вулканизированный); в – внутренняя оболочка из поливинилхлоридного пластиката; Пу – усиленная защитная оболочка (при наличии буквы «у»); г – герметизированный, подразумевающий продольную герметизацию жил и оболочки для защиты от влаги. Кабель соответствует ГОСТ 31996-2012 «Кабели силовые с пластмассовой изоляцией на номинальное напряжение 0,66; 1 и 3 кВ» и аналогичным ТУ для более высоких напряжений.

Конструкция кабеля ПвПуг 35 кВ 150 мм²

Конструкция кабеля является многослойной, каждый слой выполняет строго определенную функцию, обеспечивая долговечность и надежность в эксплуатации при высоких напряжениях.

• Токопроводящая жила: Алюминиевая или медная (в зависимости от исполнения), однопроволочная (Ø 14,3 мм для алюминия) или многопроволочная, секторной или круглой формы, номинальным сечением 150 мм². Для кабеля на 35 кВ, как правило, применяется многопроволочная жила для обеспечения необходимой гибкости.
• Экран по жиле (полупроводящий экран): Выполнен из экструдированного полупроводящего сшитого полиэтилена или наложен в виде полупроводящей ленты. Выравнивает электрическое поле вокруг жилы, предотвращая локальные перенапряжения и ионизацию.
• Изоляция: Из сшитого полиэтилена (XLPE). Номинальная толщина изоляции для кабеля на 35 кВ составляет 9,0 мм (для сечения 150 мм²). Сшивка молекул полиэтилена (химическая или радиационная) придает материалу повышенные температурные и механические характеристики по сравнению с термопластичным ПЭ.
• Экран по изоляции (полупроводящий экран): Аналогичен экрану по жиле. Вместе с экраном по жиле формирует коаксиальную систему, ограничивающую электрическое поле внутри изоляции.
• Поясная изоляция: Наложена поверх экрана по изоляции в виде медных или алюминиевых лент, либо в виде медной проволоки, наложенной по спирали. Предназначена для отвода токов короткого замыкания и обеспечения симметрии электрического поля.
• Разделительный слой: Полимерная лента, наложенная поверх поясной изоляции для предотвращения ее контакта с оболочкой.
• Внутренняя оболочка (В): Выполнена из поливинилхлоридного пластиката (ПВХ). Защищает поясную изоляцию от механических повреждений и служит основой для брони.
• Броня (Пу): Выполнена в виде двух стальных оцинкованных лент, наложенных с зазором. Буква «у» указывает на усиленную защитную оболочку, что подразумевает именно броню из стальных лент. Защищает кабель от механических воздействий (растягивающих усилий, ударов, грызунов).
• Наружная оболочка (г): Изготовлена из поливинилхлоридного пластиката (ПВХ), наложена поверх брони. Имеет характерный желтый цвет для кабелей на 35 кВ. Обеспечивает защиту брони от коррозии. Буква «г» в маркировке указывает на полную герметизацию конструкции.

Основные технические и электрические параметры

Параметры приведены для трехжильного кабеля с алюминиевыми жилами 150 мм² на напряжение 35 кВ.

Таблица 1. Электрические характеристики кабеля ПвПуг 35 кВ 3х150 мм² (алюминий)

Параметр	Значение	Примечание
Номинальное напряжение U0/U, кВ	20,6 / 35	U0 – напряжение между жилой и землей
Максимальное рабочее напряжение Umax, кВ	40,5	—
Испытательное переменное напряжение, кВ	65	Продолжительность 10 мин.
Допустимая температура жилы при эксплуатации, °C	90	Длительный режим
Допустимая температура жилы при КЗ, °C	250	Продолжительность не более 5 с
Допустимая температура жилы при перегрузке, °C	130	—
Минимальная температура прокладки, °C	-15	Без предварительного подогрева
Минимальный радиус изгиба	15 x Dнар.	Dнар. – наружный диаметр кабеля
Сопротивление изоляции, МОм·км	Не менее 1000	При температуре 20°C
Рабочая емкость, мкФ/км	~0,25	Приблизительное значение

Таблица 2. Токовые нагрузки для кабеля ПвПуг 35 кВ 3х150 мм² (алюминий) при прокладке в земле

Условия прокладки	Длительно допустимый ток, А	Ток односекундного КЗ, кА
В траншее (1 кабель, глубина 0,7 м, температура земли +15°C, удельное тепловое сопротивление грунта 1,0 К·м/Вт)	~260	~6,4
В воздухе (температура воздуха +25°C)	~275	~6,4

Примечание: Точные значения токовых нагрузок определяются по ПУЭ 7-го издания, глава 1.3, с учетом всех поправочных коэффициентов (на температуру земли/воздуха, количество работающих кабелей в траншее, удельное сопротивление грунта).

Область применения и способы прокладки

Кабель ПвПуг 35 кВ 150 мм² предназначен для передачи электроэнергии в сетях среднего класса напряжения. Основные сферы применения:

• Питающие линии от подстанций 35/6(10) кВ к распределительным пунктам и ГПП предприятий.
• Межподстанционные связи в распределительных сетях 35 кВ.
• Вводы и выводы мощности на трансформаторных подстанциях.
• Прокладка в качестве магистральных линий в кабельных коллекторах, туннелях, по эстакадам и в производственных помещениях.
• Прокладка в земле (траншеях) при отсутствии блуждающих токов и коррозионной активности грунтов, способных повредить броню.

Бронированная конструкция (Пу) и герметизация (г) позволяют прокладывать кабель в земле (траншеях) без дополнительных защитных труб, за исключением случаев пересечения с коммуникациями, дорогами или в условиях повышенной внешней механической опасности. Прокладка в воздухе возможна, но необходимо учитывать УФ-стойкость наружной ПВХ оболочки и предусматривать меры против провисания.

Сравнение с аналогами и выбор

При выборе кабеля на 35 кВ ключевыми альтернативами ПвПуг являются кабели марок АПвПуг (с алюминиевой жилой) и ПвБШв (броня из стальных оцинкованных проволок, защитный шланг из ПВХ).

• ПвПуг vs. АПвПуг: Разница только в материале жилы (первая буква «А» – алюминий, отсутствие буквы для меди подразумевается по умолчанию в некоторых обозначениях). Медный кабель имеет меньший диаметр, большую токовую нагрузку (для 3х150 мм² примерно 320 А в земле), но существенно дороже. Алюминиевый экономичнее по капитальным затратам, легче, но требует большего внимания к качеству контактных соединений.
• ПвПуг vs. ПвБШв: Броня из проволок (Б) обеспечивает лучшую защиту от растягивающих нагрузок и применяется на участках с возможными смещениями грунта, на крутых склонах. Броня из лент (Пу) лучше защищает от ударов и продавливания. Выбор зависит от конкретных условий трассы.

Монтаж и соединение

Монтаж кабеля ПвПуг 35 кВ требует высокой квалификации персонала. Основные этапы:

• Раскатка: Производится с учетом минимального радиуса изгиба (обычно 15-20 наружных диаметров). Запрещается перекручивание кабеля (разворот оболочки относительно жил).
• Прокладка в траншее: Глубина заложения – 0,7-1,0 м. На дне траншеи устраивается песчаная подушка (10 см). После укладки кабель засыпается мягким грунтом без камней, затем укладывается сигнальная лента и производится полная засыпка.
• Соединение и оконцевание: Требуют применения специальных кабельных муфт – соединительных и концевых. Для изоляции сшитого полиэтилена применяются термоусаживаемые или холодноусаживаемые муфты. Критически важна чистота, соблюдение геометрии ступенек при зачистке изоляции и экранов, а также абсолютная герметичность соединения.
• Заземление: Броня, металлические экраны и корпуса муфт подлежат надежному двустороннему заземлению. Сечение заземляющих проводников должно соответствовать ПУЭ.

Контроль и испытания после монтажа

Перед вводом в эксплуатацию кабельная линия подвергается комплексным испытаниям:

• Измерение сопротивления изоляции мегаомметром на 2,5 или 5 кВ.
• Испытание повышенным выпрямленным напряжением (постоянным током). Для кабеля 35 кВ испытательное напряжение составляет 85 кВ, продолжительность – 10 мин.
• Проверка целостности и фазировки жил.
• Испытание металлических оболочек и брони на герметичность (для маслонаполненных кабелей, для ПвПуг не применяется).

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем принципиально отличается изоляция из сшитого полиэтилена (XLPE) от обычного ПВХ?

Сшитый полиэтилен (XLPE) обладает значительно более высокими диэлектрическими и температурными характеристиками. Его рабочая температура +90°C против +70°C у ПВХ. Он имеет более высокую стойкость к тепловым деформациям и термическому старению, что критически важно для кабелей среднего и высокого напряжения. Это позволяет увеличить токовую нагрузку и повысить надежность линии.

Почему в кабеле на 35 кВ обязательно наличие экранов по жиле и изоляции?

Экраны формируют радиально-симметричное электрическое поле вокруг токопроводящей жилы, концентрируя его внутри слоя изоляции. Без экранов силовые линии поля могли бы выходить за пределы изоляции, вызывая частичные разряды, ионизацию и пробой. Экраны также выравнивают поверхностные напряжения, устраняя микронеровности жилы и изоляции.

Каков срок службы кабеля ПвПуг 35 кВ?

Номинальный срок службы, заявленный производителями и нормируемый стандартами, составляет не менее 30 лет. Фактический срок эксплуатации может превышать 40-50 лет при соблюдении условий прокладки, монтажа, эксплуатации (непревышение токовых нагрузок, отсутствие перегрузок по току КЗ) и при благоприятных внешних условиях.

Можно ли прокладывать кабель ПвПуг в воде?

Нет, несмотря на букву «г» (герметизированный), кабель ПвПуг не предназначен для длительной прокладки непосредственно в воде (реки, озера, болота). Герметизация защищает от распространения влаги вдоль кабеля и попадания ее в изоляцию при локальных повреждениях оболочки, но не рассчитана на постоянное внешнее гидростатическое давление. Для прокладки в водных преградах применяются специальные кабели с усиленной свинцовой или алюминиевой герметизирующей оболочкой.

Как определить необходимое сечение жилы 150 мм² для конкретного объекта?

Сечение выбирается по двум основным критериям согласно ПУЭ гл. 1.3: по длительно допустимому току нагрузки (с учетом всех поправочных коэффициентов) и по термической стойкости к токам короткого замыкания. Для предварительной оценки мощности, которую может передать кабель 3х150 мм² на 35 кВ, используется формула: P = √3 · U · I · cosφ. При I = 260 А, cosφ = 0,9, мощность составит примерно √3 · 35000 · 260 · 0,9 ≈ 14,2 МВт. Окончательный расчет должен выполнять проектировщик.

Требуется ли дополнительная защита при прокладке в земле рядом с другими кабелями?

Да. При параллельной прокладке нескольких кабелей в одной траншее необходимо учитывать взаимный нагрев. ПУЭ вводят понижающие коэффициенты для количества работающих кабелей, лежащих рядом (например, для 2-х кабелей в одной траншее коэффициент равен 0,9). Также при пересечении с другими коммуникациями (трубопроводы, кабели связи) кабель должен быть уложен в защитную трубу или отделен горизонтальной плитой.